第四章環(huán)境監(jiān)測信息管理GIS

第四章

環(huán)境監(jiān)測信息管理GIS環(huán)境監(jiān)測概述水環(huán)境質(zhì)量信息管理GIS噪聲環(huán)境信息管理GIS4.1環(huán)境監(jiān)測概述環(huán)境監(jiān)測的定義環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展及意義環(huán)境監(jiān)測的特點環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容與分類環(huán)境監(jiān)測的實施環(huán)境監(jiān)測技術環(huán)境監(jiān)測（environmentalmonitoring）：用科學的方法監(jiān)視和檢測反映環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢的各種數(shù)據(jù)的過程。環(huán)境監(jiān)測的對象：自然因素，人為因素，污染組分。它是通過對環(huán)境質(zhì)量某些代表值進行長時間的測定，以掌握環(huán)境污染狀況和判明環(huán)境質(zhì)量的好壞。環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展

環(huán)境監(jiān)測發(fā)展的三個階段

1）典型污染事故調(diào)查監(jiān)測發(fā)展階段或被動監(jiān)測階段2）污染源監(jiān)督性監(jiān)測發(fā)展階段或主動監(jiān)測、目的監(jiān)測階段3）以環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測為主的發(fā)展階段或自動監(jiān)測階段發(fā)展趨勢1）由經(jīng)典的化學分析向儀器分析發(fā)展；2）由手工操作向連續(xù)自動化邁進；3）微量分析（0、01%～1%）向痕量（＜0、01%）、超痕量發(fā)展；4）由污染物成分分析發(fā)展到化學形態(tài)分析；5）儀器的聯(lián)合使用和電子計算機化。環(huán)境監(jiān)測意義環(huán)境監(jiān)測是掌握環(huán)境質(zhì)量狀況和發(fā)展趨勢的重要手段環(huán)境監(jiān)測是科學管理環(huán)境的基礎環(huán)境監(jiān)測是正確處理環(huán)境污染事故和污染糾紛的技術依據(jù)1、環(huán)境監(jiān)測的綜合性

（1）監(jiān)測手段包括化學、物理、生物、物理化學、生物化學及生物物理等一切可以表征環(huán)境質(zhì)量的方法。

（2）監(jiān)測對象包括空氣、水體、土壤、固廢、生物等客體。

（3）對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理、綜合分析時，涉及該地區(qū)的自然和社會各個方面的情況，必須綜合考慮。

2、環(huán)境監(jiān)測的連續(xù)性

由于環(huán)境污染具有時空性等特點，只有堅持長期測定，才能從大量的數(shù)據(jù)中揭示其變化規(guī)律。

3、環(huán)境監(jiān)測的追蹤性

為保證監(jiān)測結果具有一定的準確性、可比性、代表性和完整性，需要有一個量值追蹤體系予以監(jiān)督。

環(huán)境監(jiān)測的特點環(huán)境監(jiān)測的目的：準確、及時、全面地反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學依據(jù)。

具體歸納為：

1）根據(jù)環(huán)境質(zhì)量標準評價環(huán)境質(zhì)量；

2）根據(jù)污染分布情況，追蹤尋找污染源，為實現(xiàn)監(jiān)督管理、控制污染提供依據(jù)；

3）收集本底數(shù)據(jù)，積累長期監(jiān)測資料，為研究環(huán)境容量、實施總量控制和目標管理、預測預報環(huán)境質(zhì)量提供數(shù)據(jù)；

4）為保護人類健康、保護環(huán)境，合理使用自然資源，制訂環(huán)境法規(guī)、標準、規(guī)劃等服務。環(huán)境監(jiān)測的目的環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容

（1）空氣監(jiān)測（2）水環(huán)境監(jiān)測（3）土壤監(jiān)測（4）生物監(jiān)測（5）物理污染監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測的分類環(huán)境監(jiān)測按其目的，可分為以下三類：①研究性監(jiān)測。主要是研究確定從污染源排出的污染物的遷移變化趨勢和發(fā)展規(guī)律，以及對人體和其他生物體的影響和危害程度等。②監(jiān)視性監(jiān)測，亦稱常規(guī)監(jiān)測。主要是對在不同功能區(qū)內(nèi)的水、氣等環(huán)境要素，進行長期的定點、定期監(jiān)測，從而了解和掌握環(huán)境污染情況，評價治理效果和判斷環(huán)境質(zhì)量的好壞。③特定目的的監(jiān)測。主要指污染事故的監(jiān)測和污染糾紛的仲裁監(jiān)測。前者為污染事故的判斷和處理提供監(jiān)測服務；后者為解決污染糾紛提供技術依據(jù)。環(huán)境監(jiān)測的分類環(huán)境監(jiān)測按其對象，可分為兩類：①環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測。由環(huán)境監(jiān)測機構通過對環(huán)境中各項要素進行經(jīng)常性的監(jiān)測，掌握環(huán)境質(zhì)量狀況及其發(fā)展趨勢，并編報各種環(huán)境監(jiān)測報告和環(huán)境質(zhì)量報告。②污染監(jiān)督監(jiān)測。對污染源的監(jiān)督管理。按污染物存在的空間分類，分為大氣監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測和土壤監(jiān)測等。環(huán)境監(jiān)測實施★環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測

★污染源監(jiān)督監(jiān)測

★污染事故應急監(jiān)測★環(huán)境管理監(jiān)測★科研監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測：這是監(jiān)測工作的主體。對各種環(huán)境要素的污染狀況及污染物的變化趨勢進行監(jiān)測，評價控制措施的效果，判斷環(huán)境標準實施的情況和改善環(huán)境取得的進展，積累質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定一定區(qū)域內(nèi)環(huán)境污染狀況及發(fā)展趨勢。

污染事故應急監(jiān)測：在發(fā)生污染事故時及時深入事故地點進行應急監(jiān)測，確定污染物的種類、擴散方向、速度和污染程度及危害范圍，查找污染發(fā)生的原因，為控制污染事故提供科學依據(jù)。這類監(jiān)測常采用流動監(jiān)測（車、船等）、簡易監(jiān)測、低空航測、遙感等手段。環(huán)境管理監(jiān)測：主要是面向環(huán)境違法行為稽查、糾紛仲裁、考核驗證和咨詢服務等方面的監(jiān)測。污染源監(jiān)督監(jiān)測：污染源監(jiān)督監(jiān)測是為掌握污染源，監(jiān)視和檢測主要污染源在時間和空間的變化所采取的定期定點的常規(guī)性的監(jiān)督監(jiān)測。科研監(jiān)測：是針對特定目的科學研究而進行的高層次監(jiān)測，是通過監(jiān)測了解污染機理、弄清污染物的遷移變化規(guī)律、研究環(huán)境受到污染的程度，例如環(huán)境本底的監(jiān)測及研究、有毒有害物質(zhì)對從業(yè)人員的影響研究、為監(jiān)測工作本身服務的科研工作的監(jiān)測（如統(tǒng)一方法和標準分析方法的研究、標準物質(zhì)研制、預防監(jiān)測）等。這類研究往往要求多學科合作進行。

包括采樣技術、測試技術和數(shù)據(jù)處理技術以測試技術為例，分：

（一）化學、物理技術(ChemicalandPhysicalMonitoring)重量法；容量分析法；儀器分析法：光譜分析法，色譜分析法，電化學分析法，放射分析法；

流動注射分析(flowinjectionanalysis,FIA)法等。

環(huán)境監(jiān)測技術（二）生物技術(Biotest)利用植物和動物（indicatorplant）在污染環(huán)境中所產(chǎn)生的各種反映信息來判斷環(huán)境質(zhì)量的方法。（三）中國環(huán)境監(jiān)測技術的發(fā)展從過去單一的環(huán)境分析發(fā)展到物理監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、遙感、衛(wèi)星監(jiān)測；從間斷性監(jiān)測到自動連續(xù)監(jiān)測；監(jiān)測范圍從一個斷面發(fā)展到一個城市、一個區(qū)域、整個國家乃至全球。（四）我國監(jiān)測技術與國外的差距1、監(jiān)測分析方法不夠健全。2、采樣技術仍然是一大難題，環(huán)境標準物質(zhì)缺口很大。

3、現(xiàn)有監(jiān)測技術配套性很差，儀器設備條件急需改善。

4、監(jiān)測信息管理和開發(fā)尚存在諸多問題。

4.2水環(huán)境質(zhì)量信息管理GIS★水體質(zhì)量監(jiān)測與管理分析★水體質(zhì)量信息管理GIS設計★河流水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)★湖庫水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)★飲用水源地水質(zhì)管理子系統(tǒng)★水質(zhì)自動監(jiān)測信息管理子系統(tǒng)我國水環(huán)境存在的問題水資源短缺水污染嚴重用水的極大浪費水體質(zhì)量評價方法污染指數(shù)法模糊評價法灰色評價法物元分析法單因子評價法（1）污染指數(shù)法基本思路：用水體監(jiān)測項目的監(jiān)測結果與其評價標準之比作為該項目的污染分指數(shù)，然后通過各種數(shù)學手段將各項目的分指數(shù)綜合得到該水體的污染指數(shù)，作為該水質(zhì)評定尺度。（2）模糊評價法

基本思路：由監(jiān)測數(shù)據(jù)建立各因子指標對各級標準的隸屬度集，形成隸屬度矩陣，再把因子的權重集與隸屬度矩陣相乘，得到模糊集，獲得一個綜合評判集，表明評價水體水質(zhì)對各級標準水質(zhì)的隸屬程度，反映了綜合水質(zhì)級別的模糊性。（3）灰色評價法

基本思路：計算水體水質(zhì)中的各因子的實測濃度與各級水質(zhì)標準的關聯(lián)度，然后根據(jù)關聯(lián)度大小確定水體水質(zhì)的級別。對處于同類水質(zhì)的不同水體可通過其與該類標準水體的關聯(lián)度大小進行優(yōu)劣比較。（4）物元分析法

基本思路：根據(jù)各級水質(zhì)標準建立經(jīng)典域物元矩陣，根據(jù)各因子的實測濃度建立節(jié)域物元矩陣，然后建立各污染指標對不同水質(zhì)標準級別的關聯(lián)函數(shù)，最后根據(jù)其值大小確定水體水質(zhì)的級別。（5）單因子評價法

基本思路：用水體各監(jiān)測項目的監(jiān)測結果對照該項目的分類標準，確定該項目的水質(zhì)類別，在所有項目的水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差類別作為水體的水質(zhì)類別。水體質(zhì)量監(jiān)測與管理分析業(yè)務流程分析★業(yè)務計劃★數(shù)據(jù)錄入★業(yè)務初審★業(yè)務復審★業(yè)務終審★業(yè)務數(shù)據(jù)提交水體質(zhì)量監(jiān)測與管理分析功能分析★數(shù)據(jù)管理功能★分析計算功能★專題制圖功能★報表功能水體質(zhì)量監(jiān)測功能分析數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)審核服務器監(jiān)測數(shù)據(jù)庫導出數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)導入EXCEL輸出圖形顯示數(shù)據(jù)導入河流水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)系統(tǒng)用戶水體監(jiān)測河流監(jiān)測原始數(shù)據(jù)查詢分析匯總數(shù)據(jù)查詢分析湖庫水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)系統(tǒng)用戶水體監(jiān)測湖庫監(jiān)測原始數(shù)據(jù)查詢分析匯總數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)用戶水體監(jiān)測飲用水監(jiān)測原始數(shù)據(jù)查詢分析匯總數(shù)據(jù)查詢分析飲用水源地水質(zhì)管理子系統(tǒng)水質(zhì)自動監(jiān)測信息管理子系統(tǒng)

導入導出數(shù)據(jù)查詢地圖顯示系統(tǒng)維護日報查詢EXCEL輸出圖形顯示水質(zhì)自動監(jiān)測MIS周報查詢月報查詢季報查詢年報查詢用戶管理代碼表維護水質(zhì)自動監(jiān)測GIS功能結構設計水環(huán)境信息管理系統(tǒng)建設水環(huán)境類別應用界面設計數(shù)據(jù)錄入與編輯信息查詢數(shù)據(jù)分析水環(huán)境類別采用國家地面水環(huán)境質(zhì)量標準，通過系統(tǒng)的水環(huán)境評價模塊計算某測站、河段、河流在某個時期的水環(huán)境類別，即Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、>Ⅴ類。對湖泊、水庫水環(huán)境進行營養(yǎng)化分級評價。信息單元重點水環(huán)境監(jiān)測站、重點河段、水庫、湖泊、自動監(jiān)測站、污染事故。評價標準《國家地面水環(huán)境質(zhì)量評價標準》。水資源基本信息水量：水位、流速、流量降水：降雨量、蒸發(fā)量泥沙：底質(zhì)、懸浮質(zhì)、輸沙量水質(zhì)：地表水、地下水、降水水質(zhì)，沉降物、水生物、主要排污口的水質(zhì)、入河口的水質(zhì)應用界面設計

整個界面以電子地圖為核心，將管理的測站和河段、水庫水域進行分類，按照水環(huán)境監(jiān)測國家標準作為閾值，實現(xiàn)水環(huán)境信息的直接查詢，界面有客戶機和Web兩種。數(shù)據(jù)錄入與編輯方式1：通過‘水環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)’數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將監(jiān)測數(shù)據(jù)和評價結果寫入信息發(fā)布系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表中，這個輸入過程是通過數(shù)據(jù)表來完成的。方式2：通過IE瀏覽器直接將監(jiān)測數(shù)據(jù)和評價結果寫入信息發(fā)布系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表；方式3：進入IE瀏覽器中的數(shù)據(jù)編輯頁，可以修改已有的數(shù)據(jù)。信息查詢

通過測站、河段查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)、水環(huán)境類別：點擊地圖上信息單元所在位置查詢最新的監(jiān)測數(shù)據(jù)與水環(huán)境類別；通過測站序列、河段序列單個信息單元歷史記錄；通過時間序列查詢所有某類信息單元（測站、河段）在此時間序列上的監(jiān)測數(shù)據(jù)和評價結果。數(shù)據(jù)分析

計算某信息單元在某個監(jiān)測項目上的時間變化曲線：X軸為時間，Y軸為監(jiān)測項目。系統(tǒng)能夠與全流域（水系）進行關聯(lián)測站數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析。能夠配合各種參數(shù)為水環(huán)境評價提供相應的數(shù)據(jù)服務。水環(huán)境信息管理系統(tǒng)基本功能分專題電子地圖顯示數(shù)據(jù)編輯與更新數(shù)據(jù)查詢與檢索評價分析統(tǒng)計分析與報表水質(zhì)變化趨勢分析（1）分專題電子地圖顯示

水系、地名、交通、居民地、水工建筑背景圖；各類水質(zhì)監(jiān)測站位置圖（地表、地下、降水、底泥、工業(yè)污染源、入河排污口）；污染事故發(fā)生位置圖；河段水體功能區(qū)劃圖；河段水質(zhì)級別評價圖；地表、地下水水質(zhì)監(jiān)測站水質(zhì)級別評價圖（2）數(shù)據(jù)編輯與更新

各類測站相關數(shù)據(jù)的編輯污染事件現(xiàn)場報告、日常流動監(jiān)測報告、實驗室自動系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入基本元素數(shù)據(jù)項的增加與修改水環(huán)境文擋資料修改自動水質(zhì)監(jiān)測站數(shù)據(jù)的批量轉(zhuǎn)入（3）數(shù)據(jù)查詢與檢索基于空間位置的分專題圖要素